JP6046437B2 - ギヤードモータおよび蓋体駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、出力軸の回転角度を検出する角度検出機構を有するギヤードモータに関する。

洋式便器の便座などの開閉に用いられるギヤードモータは特許文献１に記載されている。特許文献１のギヤードモータは、ケース内に、モータと、出力歯車と、モータの回転を出力歯車に伝達する輪列と、出力歯車の回転角度を検出するための角度検出機構を搭載している。ケースに設けられた開口からは出力歯車と一体に回転する出力軸の先端部分が突出しており、ギヤードモータは出力軸を便座の回転中心軸の端部分に同軸に連結した状態で用いられる。

特許文献１のギヤードモータは、このギヤードモータに電気的に接続される外部の制御装置によって駆動制御される。同文献では、角度検出機構に電圧を印加するためのリード線および角度検出機構からの信号を取り出すためのリード線は、モータに電力を供給するための配線とは別にケースの側壁から外側に引き出されて制御装置に接続されている。

特開平１１−２１６０８３号公報

洋式便器には、ギヤードモータを便座の回転中心軸の一方の端部分に連結して便座を開閉する仕様の第１型の洋式便器と、ギヤードモータを便座の回転中心軸の他方の端部分に連結して便座を開閉する仕様の第２型の洋式便器がある。第１型の洋式便器に搭載するギヤードモータと第２型の洋式便器に搭載するギヤードモータとでは便座を開閉する際の回転方向が逆になるので、便座の開閉に用いられるギヤードモータには、便座の回転中心軸線の一方の端部分に連結される第１タイプのものと、他方の端部分に連結される第２タイプのものが存在する。

ここで、第１タイプのギヤードモータを第２タイプのギヤードモータとして用いることができれば、２つのギヤードモータの間で部品を共通化できるので、装置の製造コストを抑制することができる。

このような共通化の要求に対しては、制御装置とギヤードモータのモータとを電気的に接続している配線の接続を変更することによって制御装置からモータに供給される電力の極性を反転させ、これにより出力軸の回転方向を逆にして、共通化を図ることが考えられる。しかし、モータの回転方向を変更した場合には、角度検出機構からの信号がモータの回転方向を変更する前と同様に扱えなくなる。従って、制御装置の側で角度検出機構からの信号の処理方法を変更しなければならないという問題がある。すなわち、第１型の洋式便器に搭載する第１タイプのギヤードモータと第２型の洋式便器に搭載する第２タイプのギヤードモータの共通化を図るために、第１型の洋式便器に搭載する制御装置と第２型の洋式便器に搭載する制御装置を異なるものにしなければならないという問題が発生してしまう。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、第１極性の電力をモータへ供給して出力軸を第１方向に回転させる場合と、極性を反転させた第２極性の電力をモータへ供給して出力軸を第１方向とは逆の第２方向に回転させる場合とで、同一の制御装置を用いることができるギヤードモータを提供することにある。また、そのようなギヤードモータを搭載する蓋体駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、モータと、出力歯車と、前記モータの回転を前記出力歯車に伝達する輪列と、前記モータ、前記出力歯車および前記輪列を収納するケースと、前記出力歯車と一体に回転するとともに前記ケースに設けられた開口から一部分が外側に突出している出力軸とを有するギヤードモータにおいて、
外部の配線を着脱可能に接続するためのコネクタと、
前記出力軸の回転角度を検出するために前記ケース内に設置されたポテンショメータと、
前記モータおよび前記コネクタが搭載された基板と、を有し、
前記モータおよび前記ポテンショメータは、前記ケースの内で前記コネクタと電気的に接続されており、
前記ポテンショメータからの信号は、前記コネクタを介して外部に出力され、
前記コネクタに供給される電力の極性を反転させると、前記モータの回転方向が逆転して前記出力軸の回転方向が逆転するとともに、前記ポテンショメータに印加される電圧の
極性が反転し、
前記ケースは、当該ケースの内部を軸線方向で一方側と他方側とに部分的に仕切る中間板部を備えており、
前記中間板部の前記一方側には、前記モータのモータ本体から突出した回転軸に取り付けられたピニオン、前記輪列において前記ピニオンと噛合している第１歯車、および、前記ポテンショメータが配置されており、
前記中間板部の前記他方側には、前記モータ本体、前記出力歯車、前記輪列において前記出力歯車と噛合している最終歯車、および、前記基板が配置されており、
前記ポテンショメータは、前記最終歯車に噛合するポテンショ歯車の回転角度を検出することを特徴とする。

本発明では、コネクタを介してモータに供給される電力の極性を反転させると、出力軸の回転方向が逆転する。従って、例えば、ギヤードモータを洋式便器の便座の開閉駆動装置として用いる場合には、便座の回転中心軸線の一方の端部分に連結されるタイプのものとしても、他方の端部分に連結されるタイプのものとしても用いることができる。また、本発明では、出力軸の回転角度を検出する検出機構としてポテンショメータを用いており、コネクタに供給される電力の極性を反転させてモータの回転方向を逆転させると、ポテンショメータに印加される電圧の極性が反転するので、ポテンショメータから出力される信号を処理する制御装置の側では、信号に対する処理を変更することなく回転軸に回転角度を把握してモータを駆動制御することができる。従って、出力軸の回転方向を変更した場合でも同一の制御装置を用いることができる。すなわち、ポテンショメータから出力される信号はポテンショ歯車が回転する所定の角度範囲の一方端から他方端に向かって回転角度に伴って線形に変化する信号であり、原点位置（角度範囲の一方端）から出力軸の回転方向への回転角度を直接に示す信号である。また、モータへ供給される電力の極性を第１極性から第２極性に反転させて出力軸の回転方向を第１方向から第２方向に逆転させた場合には、ポテンショメータに印加される電力の極性も第１極性から第２極性に反転しているので、この際にも、ポテンショメータから出力される信号は原点位置（角度範囲の他方端）から出力軸の回転方向への回転角度を直接に示す信号となっている。従って、出力軸が第２方向に回転している場合でも、出力軸が第１方向に回転している場合に得られる信号と同様に原点位置を基準とした回転角度を示す信号が得られる。さらに、本発明では、ポテンショメータがケースの内部でコネクタと接続されており、モータへの電力の供給とポテンショメータへの電圧の印加がコネクタを介して行われている。従って、コネクタと制御装置の間を接続する配線を変更するだけで、モータへ供給される電力の極性およびポテンショメータへ印加される電圧の極性を同時に変更することができる。

また、本発明では、前記モータおよび前記コネクタが搭載された基板を有し、前記ケースは、当該ケースの内部を軸線方向で一方側と他方側とに部分的に仕切る中間板部を備えており、前記中間板部の前記一方側には、前記モータのモータ本体から突出した回転軸に取り付けられたピニオン、前記輪列において前記ピニオンと噛合している第１歯車、および、前記ポテンショメータが配置されており、前記中間板部の前記他方側には、前記モータ本体、前記出力歯車、前記輪列において前記出力歯車と噛合している最終歯車、および、前記基板が配置されており、前記ポテンショメータは、前記最終歯車に噛合するポテンショ歯車の回転角度を検出する。従って、ポテンショメータと輪列の最終歯車とを中間板部を挟んだ一方側と他方側に配置できるので、ポテンショメータを配置する際にポテンショメータと輪列との干渉を回避できる。

この場合において、前記基板と前記ポテンショメータとを電気的に接続しているリード線を有し、前記中間板部には、前記ポテンショメータを前記他方側から前記一方側に通過させることが可能な挿通孔が設けられており、前記リード線は、前記挿通孔内を引き回されていることが望ましい。このようすれば、ギヤードモータを製造する際に、基板とポテンショメータの間をリード線で接続し、その後に、挿通孔を介してポテンショメータを中間板部の反出力側から出力側に通過させ、しかる後にポテンショメータを中間板部の出力側に設置することができる。すなわち、ポテンショメータをケース内に設置した後に、基板から延びるリード線とポテンショメータとをハンダ付けするのではなく、基板から延びるリード線とポテンショメータとをハンダ付けした後に、ポテンショメータをケース内の所定の位置に設置することができる。従って、ハンダ付けの作業が容易であり、ハンダがケース内に飛散することもない。

この場合において、前記中間板部における前記一方側の面には、溝が形成されており、前記リード線は、前記溝内を引き回されており、前記溝は、軸線方向で前記第１歯車と重なる位置に設けられていることが望ましい。このようにすれば、ケース内を引き回されるリード線を第１歯車が噛み込んでしまうことを防止できる。

また、この場合において、前記挿通孔は、前記軸線方向から見たときに、少なくとも一部分が前記第１歯車と重なっていることが望ましい。このようにすれば、前記第１歯車によってデッドスペースとなる部分に挿通孔を設けることができるので、挿通孔を設けるために装置が大型化することを抑制できる。

この場合において、前記ケースは、前記中間板部を備える第１ケースと、前記第１ケースに積層されて前記中間板部の一方側を被う第２ケースとを備えており、前記第２ケースには、前記第１ケースに積層されたときに前記溝内に入り込んで前記リード線の浮き上がりを防止するリード線押さえ突起が設けられていることが望ましい。このようにすれば第１歯車やピニオンがリード線を噛み込んでしまうことを防止できる。

次に、本発明の蓋体駆動装置は、前記ギヤードモータの前記ポテンショメータからの信号に基づいて前記ギヤードモータを駆動制御する制御装置と、前記コネクタを介して前記ギヤードモータと前記制御装置とを電気的に接続しているケーブルと、を有し、前記ギヤードモータの前記出力軸は、予め定めた回転中心軸線回りに回動する蓋体に対して当該出力軸の軸線と当該回転中心軸線とを一致させた状態で当該蓋体に連結されることを特徴とする。

本発明の蓋体駆動装置では、ギヤードモータの出力軸の回転方向を変更することが容易である。従って、蓋体駆動装置を蓋体の回転中心軸線の一方の端側に連結されるタイプのものとしても、他方の端側に連結されるタイプのものとしても用いることができる。

本発明において、前記制御装置は、前記ケーブルを着脱可能に接続する制御装置側コネクタを備え、前記ケーブルは、一方の端が前記コネクタを介して前記ギヤードモータに接続され、他方の端が前記制御装置側コネクタを介して前記制御装置に接続されていることが望ましい。このようにすれば、ギヤードモータと制御装置を接続しているケーブルを交換することが容易となる。従って、例えば、モータへの給電を行う一対の給電ラインおよびポテンショメータへの給電を行う一対のラインがストレートとされているケーブルとクロスになっているケーブルとの間でケーブルを交換すれば、制御装置からモータへ供給される電力の極性およびポテンショメータへ印加される電圧の極性を容易に変更できる。ここで、モータへ供給される電力の極性およびポテンショメータへ印加される電圧の極性を変更した場合でも、制御装置では変更前と同様にギヤードモータを駆動制御できるので、蓋体の開閉方向（回転方向）を変更することが容易である。

本発明によれば、コネクタを介してモータに供給される電力の極性を反転させると、出力軸の回転方向が逆転する。従って、例えば、ギヤードモータを洋式便器の便座の開閉駆動装置として用いる場合には、便座の回転中心軸線の一方の端部分に連結されるタイプのものとしても、他方の端部分に連結されるタイプのものとしても用いることができる。また、コネクタに供給される電力の極性を反転させてモータの回転方向を逆転させると、ポテンショメータに印加される電圧の極性が反転するので、出力軸の回転方向を変更した場
合でも、ポテンショメータから出力される信号を処理する制御装置の側では、信号に対する処理を変更することなく回転軸に回転角度を把握して、モータを駆動制御することができる。よって、ギヤードモータを便座の回転中心軸線の一方の端部分に連結されるタイプのものとして用いた場合でも、他方の端部分に連結されるタイプのものとして用いた場合でも、同一の制御装置を用いることができる。さらに、ポテンショメータがケースの内部でコネクタと接続されており、モータへの電力の供給とポテンショメータへの電圧の印加がコネクタを介して行われているので、コネクタと制御装置の間を接続する配線を変更するだけで、モータへ供給される電力の極性およびポテンショメータへ印加される電圧の極性を同時に変更することができる。また、ポテンショメータと輪列の最終歯車とを中間板部を挟んだ一方側と他方側に配置できるので、ポテンショメータを配置する際にポテンショメータと輪列との干渉を回避できる。

本発明を適用したギヤードモータの斜視図である。 出力軸を駆動する駆動系を取り出して示す斜視図である。 ポテンショメータの説明図である。 下ケースを上方から見た斜視図である。 中ケースの斜視図である。 上ケースを下方から見た斜視図である。 ギヤードモータの組立て手順の説明図である。 本発明を適用したギヤードモータを搭載する蓋体駆動装置の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態のギヤードモータを説明する。

（全体構成）
図１は本発明のギヤードモータの斜視図である。なお、以下の説明において、説明の便宜上、図の上下に従ってギヤードモータ１の上下を説明する。また、ギヤードモータ１を上方から見たときに、出力軸２が位置する長手方向の一方側をギヤードモータ１の装置前側（装置前方）、その反対側を装置後側（装置後方）とし、装置の前後方向と直交する方向を幅方向として説明する。図１に示すように、ギヤードモータ１はケース１０を備えている。ケース１０の前側部分（長手方向の一方の端側部分）の上面１０ａに設けられた開口１１からは、出力軸２が突出している。

ケース１０は、開口１１が形成されている上面１０ａ、出力軸２の軸線Ｌ方向で上面１０ａと対向して当該上面１０ａと平行に延びている下面１０ｂ、および、軸線Ｌ方向に延びて上面１０ａと下面１０ｂの間を連結している側面を備えている。側面は、軸線Ｌと直交する方向で対向しており、互いに平行に延びている平坦な第１側面部分１０ｃおよび第２側面部分１０ｄと、これら一対の第１、第２側面部分１０ｃ、１０ｄの前端を連結している第３側面部分１０ｅおよび後端を連結している第４側面部分１０ｆを備えている。第３側面部分１０ｅは第２側面部分１０ｄの前端から前方に向かって内側に傾斜する傾斜面部分１０ｇと傾斜面部分１０ｇの前端と第１側面部分１０ｃの前端を連結している円弧面部分１０ｈを備えている。第４側面部分１０ｆは、平坦面であり、一対の第１、第２側面部分１０ｃ、１０ｄと直交する方向に延びている。ここで、ケース１０は、上下方向に積層された下ケース４１、中ケース４２、上ケース４３から構成されている。

ケース１０において第２側面部分１０ｄと第４側面部分１０ｆによって形成される角部分には、上方から切り欠かれた切り欠き部１０ｉが設けられている。切り欠き部１０ｉの下方にはコネクタ搭載部１２が設けられている。コネクタ搭載部１２にはギヤードモータ１と外部の制御装置を電気的に接続するケーブル（配線）を接続するためのコネクタ１３が配置されており、ケーブルが接続される接続部１３ａがケース１０から露出している。

（駆動系）
図２はギヤードモータ１から出力軸２を駆動する駆動系を取り出して示した斜視図である。図３はギヤードモータ１に搭載されたポテンショメータに印加される電圧の極性と、ポテンショメータから出力される信号の関係を示す説明図である。なお、図２では、各歯車の噛合関係を分かり易くするために、一部の歯車の歯部を２点鎖線で省略している。図２に示すように、ケース１０内には、出力軸２の駆動源となるモータ１４、出力歯車１５、第１モータ１４の駆動力を減速して出力歯車１５に伝達する輪列１６、および、角度検出機構１７が収納されている。モータ１４はケース１０の後端部分に収納されており、出力歯車１５はケース１０の前側部分に収納されている。

モータ１４は、ブラシ付きＤＣモータであり、モータ本体２０と、モータ本体２０から上方に突出する回転軸２１を備えている。モータ本体２０の下端面からは２本の端子（不図示）が突出しており、これらの端子が剛性基板２２に直接ハンダ付けされている。なお、モータ本体２０の上端面にはネジ穴２０ａが設けられており、中ケース４２を上方から下方に向かって貫通する有頭ネジ４２ａ（図７参照）によって中ケース６１に固定されている。

剛性基板２２にはコネクタ１３が搭載されており、コネクタ１３とモータ１４とは剛性基板２２に形成された配線パターンを介して電気的に接続されている。モータ１４にはコネクタ１３に接続されるケーブルを介して外部の制御装置（図８参照）から電力が供給される。コネクタ１３に供給される電力の極性を第１極性から当該第１極性とは反対の第２極性に反転させると、モータ１４の回転方向は第１方向から当該第１方向とは逆の第２方向に逆転する。モータ１４の回転方向が逆転すると、この逆転に伴って出力歯車１５の回転方向が逆転するので、出力軸２の回転方向が逆となる。

出力歯車１５は、外周面に歯部を備える歯車部２５と、歯車部２５よりも小径で歯車部２５と同軸に形成された筒部２６を備えている。筒部２６の中心孔は出力軸２の下端部分に設けられた被装着部２７が挿入される装着孔２８となっており、出力歯車１５は、装着孔２８がケース１０の開口１１と同軸上に位置するように配置されている。ここで、出力軸２の被装着部２７は、軸線Ｌを挟んだ両側を平行に切り欠いた一対の切り欠き部２７ａと、各切り欠き部２７ａに設けられたリブ２７ｂを備える。リブ２７ｂは軸線Ｌ方向に延びている。出力歯車１５の装着孔２８は、出力軸２の被装着部２７と嵌合する形状をしており、出力軸２は、被装着部２７が装着孔２８に挿入されることにより出力歯車１５に着脱可能に装着されて、出力歯車１５と一体に回転する状態となる。歯車部２５の周方向の一部分からは、当該出力歯車が回転する角度範囲を規制するための回転範囲規制突起２９が上方に突出している。

輪列１６は、モータ１４の回転軸２１に取り付けられたピニオン３０、ピニオン３０と噛合する第１複合歯車３１、第１複合歯車３１と噛合する第２複合歯車３２、第２複合歯車３２と噛合する第３複合歯車３３、第３複合歯車３３と噛合する第４複合歯車３４を備えており、第４複合歯車３４が出力歯車１５と噛合している。より具体的には、第１複合歯車３１は、第１大径歯車３１ａと第１大径歯車３１ａよりも小径で第１大径歯車３１ａと同軸に設けられた第１小径歯車３１ｂを備えており、第１大径歯車３１ａがピニオン３０と噛合している。第２複合歯車３２は、第２大径歯車３２ａと第２大径歯車３２ａよりも小径で第２大径歯車３２ａと同軸に設けられた第２小径歯車３２ｂを備えており、第２大径歯車３２ａが第１複合歯車３１の第１小径歯車３１ｂと噛合している。第３複合歯車３３は、第３大径歯車３３ａと第３大径歯車３３ａよりも小径で第３大径歯車３３ａと同軸に設けられた第３小径歯車３３ｂを備えており、第３大径歯車３３ａが第２複合歯車３２の第２小径歯車３２ｂと噛合している。第４複合歯車３４は、第４大径歯車３４ａと第４大径歯車３４ａよりも小径で第４大径歯車３４ａと同軸に設けられた第４小径歯車３４ｂを備えており、第４大径歯車３４ａが第３複合歯車３３の第３小径歯車３３ｂと噛合し、第４小径歯車３４ｂが出力歯車１５と噛合している。第４小径歯車３４ｂには、出力軸２の角度位置を検出するためのポテンショ歯車３５が噛合している。

第１複合歯車３１は第１支軸３６に回転可能に支持されており、第２複合歯車３２は第２支軸３７に回転可能に支持されている。第３複合歯車３３は第３支軸３８に回転可能に支持されており、第４複合歯車３４は第４支軸３９（図７参照）に回転可能に支持されている。第２複合歯車３２の第３大径歯車３３ａにはラチェットを用いたトルクリミッタ（不図示）が組み込まれている。トルクリミッタは、出力軸２の側から作用する力が出力歯車１５を介して輪列１６に入力され、所定のトルクを超えたときに、輪列１６の伝達を遮断することでその力がモータ１４にまで伝達されることを防止するものである。

角度検出機構１７は、出力軸２の回転角度を検出するためのものであり、ポテンショ歯車３５とポテンショ歯車３５の回転角度を検出するポテンショメータ４０を備えている。ポテンショ歯車３５が噛合している第４小径歯車３４ｂは、輪列１６を構成する歯車のうち、出力歯車１５と噛合する最終歯車である。ポテンショメータ４０からはポテンショ歯車３５の回転角度に対応する信号が出力される。

ポテンショメータ４０は、リード線４０ａを介して剛性基板２２と接続されており、剛性基板２２に形成された配線パターンを介してコネクタ１３と電気的に接続されている。ポテンショメータ４０にはコネクタ１３に接続されるケーブルを介して外部の制御装置（図８参照）から電力が供給される。ここで、コネクタ１３からポテンショメータ４０に供給される電力の極性が第１極性から第２極性に反転すると、ポテンショメータ４０に印加される電圧の極性も反転する。より詳細には、図３（ａ）に示すように、ポテンショメータ４０は第１端子部Ｖ１、第２端子部Ｖ２および第３端子部Ｓを備えている。また、ポテンショメータ４０には、第１端子部Ｖ１と第２端子部Ｖ２を介して電圧が印加されるようになっており、コネクタ１３に供給される電力の極性が第１極性から第２極性に反転すると、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、第１端子部Ｖ１と第２端子部Ｖ２がグラウンド電極とプラス電極の間で入れ替わる。ポテンショメータ４０からの信号は、第３端子部Ｓを介して出力され、リード線４０ａおよびコネクタ１３を介して外部に取り出されて、制御装置に入力される。

制御装置からモータ１４へ第１極性の電力が供給されると、モータ１４の駆動力は輪列１６を介して出力歯車１５に伝達され、出力歯車１５が軸線Ｌ回りの第１方向に回転する。出力歯車１５と一体に回転する出力軸２からは第１方向の回転が出力される。また、この際には、ポテンショメータ４０にはモータ１４へ供給される電力と対応する極性の電力、すなわち第１極性の電力が供給され、ポテンショメータ４０からは第４小径歯車３４ｂの回転角度の絶対位置を示す信号が出力さる。この信号は、出力軸２の回転角度を示す信号となる。一方、制御装置によってモータ１４へ第１極性とは逆となる第２極性の電力が供給されると、モータ１４の駆動力は輪列１６を介して出力歯車１５に伝達される。出力歯車１５と一体に回転する出力軸２からは第２方向の回転が出力される。また、この際には、ポテンショメータ４０にはモータ１４へ供給される電力と同一の極性の電力、すなわち第２極性の電力が供給され、ポテンショメータ４０からはポテンショ歯車３５（第４小径歯車３４ｂ）の回転角度の絶対位置を示す信号が出力さる。この信号は、出力軸２の回転角度を示す信号となる。

ここで、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、ポテンショメータ４０から出力される信号（電圧）はポテンショ歯車３５が回転する所定の回転可能角度範囲の一方端から他方端に向かって回転角度に伴って線形に変化する信号であり、原点位置（回転可能角度範囲の一方端：電圧が０となる位置）から出力軸２の回転方向への回転角度を直接に示す信号である。また、モータ１４へ供給される電力の極性を第１極性から第２極性に反転させて出力軸２の回転方向を第１方向から第２方向に逆転させた場合には、ポテンショメータ４０に印加される電力の極性も第１極性から第２極性に反転しているので、この際にも、ポテンショメータ４０から出力される信号は原点位置（回転可能角度範囲の他方端：電圧が０となる位置）から出力軸２の回転方向への回転角度を直接に示す信号となっている。従って、出力軸が第２方向に回転している場合でも、出力軸２が第１方向に回転している場合に得られる信号と同様に原点位置を基準とした回転角度を示す信号が得られる。よって、ポテンショメータ４０からの信号が入力される制御装置の側では、出力軸２の回転方向が変更された場合でも、ポテンショメータ４０から出力される信号に対する処理を変更することなく、出力軸２の回転角度を把握して、モータ１４を駆動制御することができる。

（ケース）
次に、図１、図４〜図６を参照して、ケース１０を詳細に説明する。図４は下ケース４１を上方から見た斜視図である。図５（ａ）は中ケース４２を上方から見た斜視図であり、図５（ｂ）は中ケース４２を下方から見た斜視図である。図６は上ケース４３を下方から見た斜視図である。図１に示すように、ケース１０は上方から上方に積層された下ケース４１、中ケース（第１ケース）４２、上ケース（第２ケース）４３を備えている。ケース１０内には、図３に示すように、モータ１４と、出力歯車１５と、輪列１６が収納されている。

図４に示すように、下ケース４１は、その下面がケース１０の下面１０ｂとなっている底板部４４と、底板部４４の外周縁から上方に延びる周壁部４５を備えている。底板部４４の後端部分には、中ケース４２に取り付けられたモータ本体２０およびモータ本体２０の端子に接続された剛性基板２２を配置するモータ配置スペース４６と、剛性基板２２に搭載された状態のコネクタ１３を載置するコネクタ搭載部１２が幅方向に並んで設けられている。底板部４４の前端部分には出力歯車１５を回転可能に支持する出力歯車支持部４７が設けられている。出力歯車支持部４７は底板部４４から軸線方向に突出する円柱部を備えており、この円柱部が出力歯車１５の下端面に設けられた円形凹部（不図示）に挿入された状態で出力歯車１５を支持する。出力歯車支持部４７の円柱部４７ａは出力歯車１５のラジアル軸受として機能し、出力歯車支持部７８の底板部４４は、出力歯車１５のスラスト軸受として機能する。モータ配置スペース４６および出力歯車支持部４７の間には、第１支軸３６、第２支軸３７、第３支軸３８、第４支軸３９の下端をそれぞれ保持する第１支軸下端保持部４８ａ、第２支軸下端保持部４８ｂ、第３支軸下端保持部４８ｃ、第４支軸下端保持部４８ｄが設けられている。

図５に示すように、中ケース４２は、その前端部分が出力歯車１５を回転可能に保持する出力歯車保持部５０となっている。図５（ａ）に示すように、出力歯車保持部５０は、出力歯車１５の筒部２６が摺動可能な状態で内側に挿入される保持孔５１を備えている。また、図５（ｂ）に示すように、出力歯車保持部５０における保持孔５１の外周側には上方に窪む円弧溝５２が設けられている。円弧溝５２の円弧中心は保持孔５１の中心と一致しており、円弧溝５２内には出力歯車支持部４７に支持された出力歯車１５の回転範囲規制突起２９が挿入される。出力歯車１５は、回転範囲規制突起２９が円弧溝５２の周方向の端に当接することによって回転範囲が規制される。

出力歯車保持部５０よりも後側には、中間板部５３と、中間板部５３の外周縁から上下方向に延びる周壁部５４が設けられている。中間板部５３は出力歯車保持部５０の軸線Ｌ方向の途中から後方に向かって延びており、ケース１０の内部を軸線Ｌ方向で上側（一方側）と下側（他方側）に部分的に仕切っている。中間板部５３は、上段部分５５と、上段部分５５の下面から下方に後退した下段部分５６を備えている。下段部分５６は、中間板部５３の幅方向で第１側面部分１０ｃに近い側の部位であって、出力歯車保持部５０に隣接する部位に設けられている。上段部分５５の下面と下段部分５６の上面の軸線Ｌ方向の間には、開口部５７が設けられている。

図５（ｂ）に示すように、上段部分５５の下面側には、後端部分にモータ保持部５８が設けられている。モータ保持部５８はモータ本体２０の上端面を当接させる保持面５８ａと、モータ１４の回転軸２１を中間板部５３よりも上方に突出させるための貫通孔５８ｂを備えている。モータ本体２０の上端面には、上端面より突出した筒状の軸受部２０ｂ（図２参照）が構成されており、軸受部２０ｂが貫通孔５８ｂに勘合することでモータ１４の径方向の位置が規定される。モータ保持部５８の側方であってケース１０の切り欠き部１０ｉの前方には、矩形の挿通孔５９が設けられている。モータ保持部５８と挿通孔５９の間には、第１複合歯車３１の第１小径歯車３１ｂを挿通させるための第１複合歯車貫通孔６０が設けられている。上段部分５５の下面における第１複合歯車貫通孔６０の前側には、第２支軸３７の上端を保持する第２支軸上端保持部６１ａと、第４支軸３９の上端を保持する第４支軸上端保持部６１ｂが前方に向かってこの順番で設けられている。下段部分５６の下面には、第３支軸３８の上端を保持する第３支軸上端保持部６１ｃが設けられている。

図５（ａ）に示すように、上段部分５５の上面側の前側部分には凹部が設けられている。凹部は、ポテンショメータ４０が搭載されるポテンショメータ搭載部６２となっている。また、上段部分５５の上面の後側部分であって、ケース１０の切り欠き部１０ｉの前側位置には挿通孔５９が設けられている。ポテンショメータ搭載部６２と挿通孔５９は、ケース１０の第１側面部分１０ｄを規定している周壁部５４に沿って設けられた溝６３によって連通している。挿通孔５９の側方にはモータ１４の回転軸２１を上方に突出させる貫通孔５８ｂが位置している。挿通孔５９および貫通孔５８ｂの前方には第１複合歯車貫通孔６０が位置している。下段部分５６の上面には、ポテンショ歯車３５を回転可能に支持するポテンショ歯車支持部６４が設けられている。

上ケース４３は、中ケース４２に積層されて、中間板部５３の上方を被う。図６に示すように、上ケース４３は、上面がケース１０の上面１０ａとなっている蓋板部７０と、蓋板部７０の外周縁から下方に延びる周壁部７１を備えている。蓋板部７０には第１支軸３６の上端を保持する第１支軸上端保持部７２ａと、ポテンショ歯車３５の回転中心軸を回転可能な状態で保持するポテンショ歯車保持部７２ｂが形成されている。また、蓋板部７０において、中ケース４２に被せられたときに溝６３と対向する位置にはリード線押さえ突起７３が設けられている。リード線押さえ突起７３は、上ケース４３が中ケース４２に被せられると、その下端部分が溝６３の中程まで挿入される。

（ギヤードモータの組立て）
図７はギヤードモータの組立て手順の説明図である。ギヤードモータ１を組み立てる際には、図４、図７（ａ）に示すように、下ケース４１の出力歯車支持部４７に出力歯車１５を載置する。また、下ケース４１の第１支軸下端保持部４８ａ、第２支軸下端保持部４８ｂ、第３支軸下端保持部４８ｃ、第４支軸下端保持部４８ｄにそれぞれ第１支軸３６、第２支軸３７、第３支軸３８、第４支軸３９を保持させる。そして、第２支軸３７、第３支軸３８、第４支軸３９に、それぞれ第２複合歯車３２、第３複合歯車３３、第４複合歯車３４を回転可能に支持させる。

次に、モータ１４およびコネクタ１３を剛性基板２２に搭載するとともに、剛性基板２２とポテンショメータ４０をリード線４０ａによって電気的に接続した状態として、モータ１４を中ケース４２にネジを用いて取付ける。そして、この中ケース４２を上方から下ケース４１に被せ、出力歯車１５の筒部２６を出力歯車保持孔５１に挿入する。また、第２支軸３７、第３支軸３８、第４支軸３９のそれぞれの上端を、中ケース４２の第２支軸上端保持部６１ａ、第３支軸上端保持部６１ｃ、第４支軸上端保持部６１ｂによって保持する。さらに、中ケース４２の周壁部７１の下端縁で剛性基板２２の縁を押えた状態とする。また、この際に、ポテンショメータ４０を、中間板部５３の後側部分に形成された挿通孔５９を通過させる。これにより、ポテンショメータ４０を中間板部５３においてモータ１４、コネクタ１３および剛性基板２２とは反対側に位置させるとともに、ポテンショメータ４０と剛性基板２２とを接続しているリード線４０ａを、挿通孔５９を介して引き回す。さらに、回転軸２１にピニオン３０を圧入によって取り付ける。

その後、出力歯車１５を回転させ、出力歯車１５の回転範囲規制突起２９を円弧溝５２の周方向端部に当接させる。この状態で、ポテンショ歯車３５をポテンショ歯車載置部６４に載置して第４複合歯車３４の小径歯車に噛合させ、ポテンショメータ４０をポテンショメータ搭載部６２に設置し、ポテンショメータ４０によって第４小径歯車３４ｂの回転角度を検出可能な状態とする。また、この際に、ポテンショメータ４０と剛性基板２２とを接続しているリード線４０ａを溝６３内に配置する。

しかる後に、第１支軸３６に第１複合歯車３１を支持させる。これにより、第１複合歯車３１の第１大径歯車３１ａとピニオン３０が噛合した状態となり、第１複合歯車３１の第１小径歯車３１ｂは貫通孔５８ｂから中間板部５３よりも下方に突出して、第２複合歯車３２の第２第径歯車と噛合した状態となる。またポテンショメータ４０と剛性基板２２とを接続しているリード線４０ａは、挿通孔５９から第１小径歯車３１ｂの軸線Ｌ方向の下方を通過して溝６３内をポテンショメータ搭載部６２に至るように引き回された状態となる。この状態が図７（ｂ）に示す状態である。

図７（ｂ）に示す状態では、中間板部５３の上段部分５５の上側には、モータ１４の回転軸２１に取り付けられたピニオン３０と第１複合歯車３１の第１大径歯車３１ａが配置されている。また、溝６３はポテンショメータ搭載部６２から第１大径歯車３１ａの下側を経由して挿通孔５９に達している。挿通孔５９と第１大径歯車３１ａとは軸線Ｌ方向から見たときに一部分が重なっている。さらに、中間板部５３の上段部分５５にはポテンショメータ４０が配置され、下段部分５６にはポテンショ歯車３５が配置されている。ポテンショメータ４０と剛性基板２２を接続するリード線４０ａは、溝６３内および挿通孔５９内を引き回されており、第１大径歯車３１ａの軸線Ｌ方向の下側を通過している。

その後に、上ケース４３を上方から中ケース４２に被せ、第１支軸３６上端を上ケース４３の第１支軸上端保持部７２ａよって保持する。また、ポテンショ歯車３５の中心軸をポテンショ歯車保持部７２ｂによって回転可能に保持する。ここで、上ケース４３を上方から中ケース４２に被せる際に、上ケース４３のリード線押さえ突起７３が中ケース４２の溝６３の中程まで挿入されるので、溝６３内を引き回されているリード線４０ａはリード線押さえ突起７３によって上方から抑えられ、浮き上がらない状態となる。

（蓋体駆動装置）
次に、ギヤードモータ１を搭載する蓋体駆動装置を説明する。図８は本発明を適用したギヤードモータ１を搭載する蓋体駆動装置の説明図である。本例の蓋体駆動装置１００は、ギヤードモータ１と、ギヤードモータ１を駆動制御する制御装置１０１と、ギヤードモータ１と制御装置１０１との間を電気的に接続しているコネクタケーブル１０２を備えている。制御装置１０１はコネクタケーブル１０２を介してポテンショメータ４０から送られてくる信号に基づいて、ギヤードモータ１のモータ１４への給電を制御する。制御装置１０１はコネクタケーブル１０２が着脱可能に接続される制御装置側コネクタ１０１ａを備えている。ギヤードモータ１は、その出力軸２が、予め定めた回転中心軸線Ｌ１回りに回動する蓋体１０５に対して当該出力軸２の軸線Ｌと当該回転中心軸線Ｌ１とを一致させた状態で当該蓋体１０５に連結される。

コネクタケーブル１０２は、一方の端にギヤードモータ１のコネクタ１３と接続可能な第１コネクタ１０２ａを備え、他方の端に、制御装置側コネクタ１０１ａと接続可能な第２コネクタ１０２ｂを備えている。コネクタケーブル１０２は、モータ１４への給電を行うための一対の給電ライン、ポテンショメータ４０への給電を行うための一対の給電ライン、および、ポテンショメータ４０からの信号を取得するための信号ラインを備えるものである。ポテンショメータ４０への給電を行うための一対の給電ラインは、ポテンショメータ４０の第１端子部Ｖ１と第２端子部Ｖ２に電気的に接続されるものであり、信号ラインはポテンショメータ４０の第３端子部Ｓに電気的に接続されるものである。

また、コネクタケーブル１０２としては、第１コネクタケーブル１０２（１）と、第２コネクタケーブル１０２（２）が用意されている。第１コネクタケーブル１０２（１）はモータ１４への給電を行う一対の給電ラインおよびポテンショメータ４０への給電を行う一対の給電ラインのそれぞれがストレートとされているケーブルであり、第２コネクタケーブル１０２（２）はモータ１４への給電を行う一対の給電ラインおよびポテンショメータ４０への給電を行う一対の給電ラインのそれぞれがクロスになっているケーブルである。

ここで、図８（ａ）に示すように、ギヤードモータ１が蓋体１０５の一方側に連結されている場合には、コネクタケーブル１０２として第１のコネクタケーブル１０２（１）が用いられている。ギヤードモータ１が蓋体１０５の他方側に連結されている場合には、コネクタケーブル１０２として第２のコネクタケーブル１０２（２）が用いられている。

（作用効果）
本例では、コネクタ１３を介してモータ１４に供給される電力の極性を反転させると、出力軸２の回転方向が逆転する。従って、ギヤードモータ１を洋式便器の便座や便蓋や洗濯機の上面に設けられた蓋などの蓋体駆動装置１００として用いる場合には、蓋体１０５の回転中心軸線の一方の端部分に連結されるタイプものとしても、他方の端部分に連結されるタイプのものとしても用いることができる。

また、本例では、出力軸２の回転角度を検出する角度検出機構１７としてポテンショメータ４０を用いているとともに、モータ１４へ供給される電力の極性を反転させて出力軸２の回転方向を変更させる際には、ポテンショメータ４０に印加される電圧の極性も反転する。従って、ポテンショメータ４０からの信号が入力される制御装置１０１の側では、出力軸２の回転方向が変更された場合でも、ポテンショメータ４０から出力される信号に対する処理を変更することなく、出力軸２の回転角度を把握して、モータ１４を駆動制御することができる。

さらに、本例では、ポテンショメータ４０がケース１０の内部でコネクタ１３と接続されており、制御装置１０１からモータ１４への電力の供給とポテンショメータ４０への電圧の印加がコネクタ１３を介して行われている。従って、コネクタ１３と制御装置１０１の間を接続するコネクタケーブル１０２を変更することによって、モータ１４へ供給される電力の極性およびポテンショメータ４０へ印加される電圧の極性を同時に変更することができる。すなわち、モータ１４およびポテンショメータ４０への給電を行う各給電ラインがストレートとされている第１コネクタケーブル１０２（１）と、これらがクロスになっている第２コネクタケーブル１０２（２）との間でケーブルを交換すれば、制御装置１０１からモータ１４へ供給される電力の極性およびポテンショメータへ印加される電圧の極性を容易に変更でき、ギヤードモータ１の出力軸２の回転方向を変更することができる。

また、本例では、中ケース４２は、ケース１０内を軸線Ｌ方向で部分的に仕切る中間板部５３を備えており、中間板部５３の上側（一方側）には、ポテンショメータ４０が配置されており、下側（他方側）には、出力歯車１５、輪列１６において出力歯車１５と噛合している第４小径歯車３４ｂが配置されている。また、ポテンショメータ４０は、第４小径歯車３４ｂに噛合するポテンショ歯車３５の回転角度を検出している。従って、ポテンショメータ４０と出力歯車１５および第４小径歯車３４ｂが干渉することがない。

さらに、中間板部５３には、ポテンショメータ４０を中間板部５３の下側から上側に通過させることが可能な挿通孔５９が設けられており、リード線４０ａは挿通孔５９内を引き回されている。すなわち、本例では、ギヤードモータ１を組み立てる際に、剛性基板２２とポテンショメータ４０の間をリード線４０ａで接続した後に、挿通孔５９を介してポテンショメータ４０を中間板部５３の下側から上側に通過させ、しかる後にポテンショメータ４０を中間板部５３のポテンショメータ４０搭載部６２に設置している。ここで、ポテンショメータ４０をポテンショメータ４０搭載部６２に設置した後に、剛性基板２２から延びるリード線４０ａとポテンショメータ４０とをハンダ付けするのではハンダ付けを行う作業を行うことが容易ではなく、ハンダがケース１０内に飛散してしまう可能性があるが、本例では、剛性基板２２から延びるリード線４０ａとポテンショメータ４０とをハンダ付けした後に、ポテンショメータ４０をケース１０内の所定の位置に設置しているので、ハンダ付けが容易であり、ハンダがケース１０内に飛散することもない。

また、本例では、リード線４０ａは軸線Ｌ方向から見たときに第１大径歯車３１ａと重なる位置に設けられた溝６３内を引き回されているので、第１大径歯車３１ａがリード線４０ａを噛み込むことが防止されている。

さらに、本例では、挿通孔５９が軸線Ｌ方向から見たときに第１大径歯車３１ａと部分的に重なる位置に設けられている。すなわち、中間板部５３において第１大径歯車３１ａにより隠れてデッドスペースとなる部分に挿通孔５９を設けているので、挿通孔５９を設けることによりギヤードモータ１が大型化することを抑制できる。

ここで、洋式便器の便座および便蓋の開閉装置として本例の蓋体駆動装置１００を２つ用いる場合には、便座の回転中心軸と便蓋の回転中心軸線とが近い位置で平行に配列されるので、各蓋体駆動装置１００のギヤードモータ１の双方を便座および便蓋の回転中心軸線方向の一方側に配置することができないことがある。すなわち、各ギヤードモータ１のケース１０が互いに干渉してしまい、一方のギヤードモータ１の出力軸２を便座の回転中心軸と同軸に配置したときに、他方のギヤードモータ１の出力軸２を便蓋の回転中心軸と同軸に配置することができなくなることがある。このような場合に、本例の蓋体駆動装置１００では、出力軸２の回転方向を変更することが容易なので、一方の蓋体駆動装置１００のギヤードモータ１を便座および便蓋の回転軸線方向の他方側に配置することが可能であり、同一の蓋体駆動装置１００を２つ用いて便座と便蓋を駆動できる。

１・・・ギヤードモータ
２・・・出力軸
１０・・・ケース
１１・・・開口
１３・・・コネクタ
１４・・・モータ
１５・・・出力歯車
１６・・・輪列
２０・・・モータ本体
２１・・・回転軸
２２・・・剛性基板
３０・・・ピニオン
３１ａ・・・第１複合歯車の第１大径歯車（第１歯車）
３４ｂ・・・第４複合歯車の第４小径歯車（最終歯車）
３５・・・ポテンショ歯車
４０・・・ポテンショメータ
４０ａ・・・リード線
４２・・・中ケース（第１ケース）
４３・・・上ケース（第２ケース）
５３・・・中間板部
５９・・・挿通孔
６３・・・溝
７３・・・リード線押さえ突起
１００・・・蓋体駆動装置
１０１・・・制御装置
１０２・・・コネクタケーブル
Ｌ・・・軸線

Claims (7)

1. モータと、出力歯車と、前記モータの回転を前記出力歯車に伝達する輪列と、前記モータ、前記出力歯車および前記輪列を収納するケースと、前記出力歯車と一体に回転するとともに前記ケースに設けられた開口から一部分が外側に突出している出力軸とを有するギヤードモータにおいて、
   外部の配線を着脱可能に接続するためのコネクタと、
   前記出力軸の回転角度を検出するために前記ケース内に設置されたポテンショメータと、
   前記モータおよび前記コネクタが搭載された基板と、を有し、
   前記モータおよび前記ポテンショメータは、前記ケースの内で前記コネクタと電気的に接続されており、
   前記ポテンショメータからの信号は、前記コネクタを介して外部に出力され、
   前記コネクタに供給される電力の極性を反転させると、前記モータの回転方向が逆転して前記出力軸の回転方向が逆転するとともに、前記ポテンショメータに印加される電圧の極性が反転し、
   前記ケースは、当該ケースの内部を軸線方向で一方側と他方側とに部分的に仕切る中間板部を備えており、
   前記中間板部の前記一方側には、前記モータのモータ本体から突出した回転軸に取り付けられたピニオン、前記輪列において前記ピニオンと噛合している第１歯車、および、前記ポテンショメータが配置されており、
   前記中間板部の前記他方側には、前記モータ本体、前記出力歯車、前記輪列において前記出力歯車と噛合している最終歯車、および、前記基板が配置されており、
   前記ポテンショメータは、前記最終歯車に噛合するポテンショ歯車の回転角度を検出することを特徴とするギヤードモータ。
2. 請求項１において
   前記基板と前記ポテンショメータとを電気的に接続しているリード線を有し、
   前記中間板部には、前記ポテンショメータを前記他方側から前記一方側に通過させることが可能な挿通孔が設けられており、
   前記リード線は、前記挿通孔内を引き回されていることを特徴とするギヤードモータ。
3. 請求項２において、
   前記中間板部における前記一方側の面には、溝が形成されており、
   前記リード線は、前記溝内を引き回されており、
   前記溝は、軸線方向で前記第１歯車と重なる位置に設けられていることを特徴とするギヤードモータ。
4. 請求項３において、
   前記挿通孔は、前記軸線方向から見たときに、少なくとも一部分が前記第１歯車と重なっていることを特徴とするギヤードモータ。
5. 請求項４において、
   前記ケースは、前記中間板部を備える第１ケースと、前記第１ケースに積層されて前記中間板部の一方側を被う第２ケースとを備えており、
   前記第２ケースには、前記第１ケースに積層されたときに前記溝内に入り込んで前記リード線の浮き上がりを防止するリード線押さえ突起が設けられていることを特徴とするギヤードモータ。
6. 請求項１ないし５の何れかの項に記載のギヤードモータと、
   前記ギヤードモータの前記ポテンショメータからの信号に基づいて前記モータへの給電を制御する制御装置と、
   前記コネクタを介して前記ギヤードモータと前記制御装置とを電気的に接続しているケーブルと、を有し、
   前記ギヤードモータの前記出力軸は、予め定めた回転中心軸線回りに回動する蓋体に対して当該出力軸の軸線と当該回転中心軸線とを一致させた状態で当該蓋体に連結されることを特徴とする蓋体駆動装置。
7. 請求項６において、
   前記制御装置は、前記ケーブルを着脱可能に接続する制御装置側コネクタを備え、
   前記ケーブルは、一方の端が前記コネクタを介して前記ギヤードモータに接続され、他方の端が前記制御装置側コネクタを介して前記制御装置に接続されていることを特徴とする蓋体駆動装置。

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